(一)膜的定義
所謂的膜,是指在一種流體相內(nèi)或是在兩種流體相之間有一層薄的凝聚相,它把流體相分隔為互不相通的兩部分,并能使這兩部分之間產(chǎn)生傳質(zhì)作用。
近年來,膜分離過程已逐漸成為化學工業(yè)、食品加工、廢水處理、醫(yī)藥技術(shù)等方面的重要分離過程。已經(jīng)工業(yè)化的有微孔過濾、超濾、反滲透、電滲析和氣體分離等,滲透汽化也在最近幾年中速成了工業(yè)規(guī)模的裝置。膜分離與反應結(jié)合的過程,各種膜反應器的研究和應用也發(fā)展較快。其他非分離膜過程,如控制釋放技術(shù),醫(yī)用人造膜和膜傳感器等種類也不少,有的發(fā)展速度將超過膜分離過程。
(二)膜的特性
1.不管膜多薄, 它一定有兩個界面。這兩個界面分別與兩側(cè)的流體相接觸
2.膜傳質(zhì)有選擇性,它可以使流體相中的一種或幾種物質(zhì)透過,而不允許其它物質(zhì)透過。
(三)膜的分類方法
膜種類和功能繁多,分類方法有多種,大致可按膜的材料、結(jié)構(gòu)、形狀、分離機理、分離過程、孔徑大小進行分類。
超濾通常截留分子量范圍在1000~300000,故超濾膜能對大分子有機物(如蛋白質(zhì)、細菌)、膠體、懸浮固體等進行分離,廣泛應用于料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。
1.微濾膜
一般來說,微濾膜是指一種孔徑為0.1-10μm,高度均勻,具有篩分過濾作用的特征的多孔固體連續(xù)介質(zhì)。依據(jù)微孔形態(tài)不同,微濾膜可分為兩類:彎曲孔膜和柱狀孔膜。彎曲孔膜的孔膜結(jié)構(gòu)為交錯連接的曲折孔道的網(wǎng)絡,而柱狀孔膜的微孔結(jié)構(gòu)為幾乎平行的貫穿膜壁的圓柱狀毛細孔結(jié)構(gòu)
2.反滲透膜
反滲透膜的分類,按驅(qū)動力可分為高壓、低壓和超低壓膜;按膜的形狀分為平板膜、中空纖維膜和管式膜;根據(jù)制膜方式可分為相轉(zhuǎn)化膜和復合膜。另外,還可根據(jù)制膜材料及應用對象等進行分類。
反滲透型膜構(gòu)造上在表層有一很薄的致密層(0.1-1.0μm),即脫鹽層或活化層,在表層下部是多孔支撐層,厚度為100~200μm,活化層基本上決定了膜的分離性能,支撐層只是起著活化層的載體作用,基本上不影響膜的分離性能。
四.總結(jié)
分離膜由高分子、金屬、陶瓷等材料制造,以高分子材料居多,按其物態(tài)又可分為固膜、液膜與氣膜三類。氣膜分離尚處于實驗研究中,液膜已有中試規(guī)模的工業(yè)應用,主要用于廢水處理中。
目前大規(guī)模工業(yè)應用的多為固膜,固膜主要以高分子合成膜為主,高分子膜可制成致密的或多孔的、對稱的或不對稱的。
近年來,無機陶瓷膜材料發(fā)展迅猛并進入工業(yè)應用,尤其是在微濾、超濾及膜催化反應及高溫氣體分離中的應用,充分展示了其化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、機械強度高等優(yōu)點。陶瓷膜和金屬膜亦可以是對稱或不對稱的,但制備方法完全不同。